13. september 2019

Hvorfor er der så mange arter på Jorden? Svaret gemmer sig i bjergene

Biodiversitet

Fordelingen af Jordens mange livsformer danner en række globale mønstre. Hvilke forhold, der bestemmer arternes udbredelsesmønstre, har været en gåde siden Alexander von Humboldt, Charles Darwin og Alfred Russel Wallaces pionerindsats op gennem 1800-tallet. Men på trods af to århundreders forskning er der endnu ikke noget godt svar. Den 13. september udkommer to artikler i det videnskabelige tidsskrift Science, som giver en række svar, men på sin vis også gør mysteriet større ved at vise, at den biologiske mangfoldighed er overraskende stor i bjergområder, især i tropiske egne. Selvom bjergområder bare dækker 25 procent af landjorden, er de levested for 85 procent af verdens padder, fugle og pattedyr, og mange af dem findes kun i bjergene.

Vulkanen Chimborazo i Ecuador, som Alexander von Humboldt undersøgte i 1802. Foto: Spyros Theodoridis/CMEC

De to nye artikler i Science fremkommer med en række helt nye opdagelser i forståelsen af livet på jorden baseret på en aldrig før set kortlægning af det globale mønster af bjergenes biodiversitet. Artiklerne viser højst overraskende, at artsantallet er langt højere i bjergene, end man skulle forvente ud fra de fremherskende videnskabelige teorier: at Andesbjergene fx er langt mere artsrig end Amazonas, og at dette mønster gentager sig på alle kontinenter.

”Det er indlysende, at mønstrene i den globale biodiversitet er bestemt af artsrigdommen i bjergområderne, men denne rigdom kan ikke forklares ud fra kendte teorier og hypoteser baseret på bl.a. nutidige klimaforhold. Der er simpelthen for mange arter i bjergene, og vi skal tænke helt nyt for at forklare, hvorfor bjerge er globale arnesteder for biodiversitet”, siger professor Carsten Rahbek, førsteforfatter på begge Science-artikler.

For at finde et svar har forskere fra Center for Makroøkologi, Evolution og Klima (CMEC), som er en del af GLOBE Institute under Københavns Universitet, indsamlet data, kortlagt biodiversitet i alle bjergegne af verden og sammenbragt viden fra så forskelligartede områder som makroøkologi, evolutionsbiologi og geovidenskaberne, bl.a. geologi. Udover CMEC deltog forskere fra Oxford Universitet, Royal Botanic Gardens i Kew og Connecticut Universitet.  

En del af forklaringen skal søges i det forhold, at klimaforholdene i tropiske bjergområder er langt mere komplekse og forskelligartede end i nærliggende lavlandsområder. Denne rigdom af klimatyper spiller højst sandsynligt en nøglerolle for både opståen af nye arter og overlevelse af gamle arter gennem tider med klimaforandringer. 

”Ofte forestiller man sig bjerge som kolde og barske steder”, siger medforfatter Michael K. Borregaard, ”men i det bjergområde, vi fandt den største biodiversitet – de nordlige dele af Andesbjergene – kan man finde 60 procent af klodens klimatyper inden for et relativt lille område. Det er langt mere, end man kan finde i det nærliggende Amazonas, som dækker et areal, der er mere end 12 gange større, og som også er mere artsfattigt end Andesbjergene.”

Rød Klippehane i 2000 meters højde i de Peruvianske Andesbjerge. Foto: Jesper Sonne/CMEC

Et andet særligt karaktertræk ved klimaet i bjergene er ifølge Michael K. Borregaard, at ”tropiske bjerge med rødderne i de næringsrige og fugtige lavlande nær ækvator tårner sig op til højder, hvor klimaforholdene ligner dem, man finder i arktiske egne. På få km kan de spænde over årstemperaturer, som man ellers skal rejse næsten 10.000 km fra tropiske lavlande nær ækvator og til de arktiske egne for at opleve. Det er egentlig ret fantastisk, når man tænker over det.”

En anden del af forklaringen skal søges i samspillet mellem de geologiske processer ved bjergenes dannelse og de komplekse måder, klimaet både veksler lokalt og udvikles over tid. Det giver evolutionen et rigt råderum.

”Mønstrene i den globale biodiversitet sladrer om evolutionære hændelser og processer i fortiden. De utroligt komplekse og forskelligartede levesteder og bjergenes geologiske historie i samspil med klimaet har gjort det muligt for ældgamle arter med dybe rødder ned gennem stamtræet at overleve og finde fristeder. Samtidig har de samme forhold skabt grundlaget for evolutionen af mange nye arter – langt flere end det er tilfældet i lavlandsområder som fx Amazonas”, siger professor Carsten Rahbek.

Gammel havbund, smeltede klipper og biodiversitet

Det er ikke kun gennem klimaet, at bjergene spiller en vigtig rolle for biodiversiteten, der er også en mere direkte kobling mellem geologi og biologi. Til forskernes store overraskelse viste det sig, at biodiversiteten var særlig høj på bjerge opbygget af klippemateriale, der stammer fra vulkaner, eller som oprindelig har været gammel havbund, men siden er blevet løftet op, mens kontinentalpladerne har kværnet mod hinanden.

Det skyldes måske de ekstraordinære jordbundsforhold på basaltklipper. Sammensætningen af næringsstoffer er helt anderledes end i muldjorde; der er fx kun lidt fosfat, men meget magnesium. Planter har skullet tilpasse sig de særlige jordtyper, og de evolutionære forandringer har bredt sig gennem de økologiske netværk. Tilpasninger til værtsplanter og andre arter og dannelsen af nye arter har spredt sig som kaskader fra planteædende smådyr og videre til bl.a. padder, fugle og pattedyr.

I Humboldts fodspor – et 250-års jubilæum

De to artikler er en del af Science-tidsskriftets fejring af Alexander von Humboldts 250 års fødselsdag. I 1799 drog han ud på en rejse, der varede fem år, og som bragte ham på en 8000 km lang vandring gennem Mellem- og Sydamerika. Under sine rejser i Andesbjergene var han med til at grundlægge studiet af bjerges biodiversitet, måske bedst kendt gennem hans berømte tegning af plantezonerne på vulkanen Chimborazo i Ecuador.

Professor Carsten Rahbek er med i den gruppe internationale topforskere fra en række videnskabelige discipliner, som i sommeren 2019 startede GLOBE Institute op under Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet. GLOBE Institute har en stærkt tværfaglig tilgang til videnskabelige spørgsmål, ganske i Humboldts ånd.

”Vores artikler i Science er en hyldest til Alexander von Humboldt og vel egentlig et vidnesbyrd om betydningen af hans videnskabelige indsats, som revolutionerede måden, vi tænker på de forhold og processer, der bestemmer livets udbredelse på Jorden. Vi står på hans skuldre og følger i virkeligheden hans mere end 200 år gamle metoder med at samle data og viden fra forskellige videnskabelige discipliner i en nærmest holistisk forståelse af naturen. Dette her er bare vores eget lille bidrag til arven fra Humboldt.”


Videnskabelige artikler: 
Humboldt’s enigma: What causes global patterns of mountain biodiversity?

Building mountain biodiversity: Geological and evolutionary processes



Kontakt:
Professor Carsten Rahbek
+45 40 96 39 67
crahbek@snm.ku.dk

Lektor Michael Krabbe Borregaard
+45 27 58 46 23
mkborregaard@snm.ku.dk

Pressemedarbejder Jørn Madsen
(+45) 24 48 06 14
jomadsen@snm.ku.dk